1、第第2節細胞的構造與功能節細胞的構造與功能第二章生物的基本構造與功能第二章生物的基本構造與功能 不同種類的細胞不同種類的細胞1. 大小、形狀和功能雖然有很大的差異2. 基本構造皆相同：1) 細胞膜2) 細胞質3) 細胞核2-2.1真核細胞及其胞器的構造與功能真核細胞及其胞器的構造與功能細胞膜細胞膜1. 細胞是由一層細胞膜所包裹2. 能與外界進行選擇性的交換物質，來維持內部組織運作的穩定狀態細胞膜成分細胞膜成分 磷脂、蛋白質、醣類及膽固醇細胞膜構造細胞膜構造1. 流體鑲嵌模型（fluid mosaic model）2. 特點：組成分子是可以移動磷脂質的移動磷脂質的移動 細胞膜上的大部分磷脂質分子
2、，可以沿著同一平面迅速的移動 內外翻轉的情形相當少見動物細胞膜動物細胞膜1. 磷脂排列成脂雙層結構2. 雙層磷脂膜具有油脂的特性1. 脂溶性分子：較易擴散通過，如酒精2. 不帶電荷分子：1)分子夠小：可直接通過細胞膜，如二氧化碳及氧等2)較大分子：不易擴散通過細胞膜，如葡萄糖等3. 帶電荷的離子：不能直接通過脂雙層，如H及Na 等動物細胞膜動物細胞膜選擇性膜選擇性膜 細胞膜可選擇性地管制物質進出細胞蛋白質蛋白質 鑲嵌於膜的內側、外側或貫穿脂雙層細胞膜構造細胞膜構造 膜上的蛋白質種類繁多：1) 激素的受體2) 酵素：可以催化反應進行 貫穿脂雙層的蛋白質：1) 通道蛋白2) 攜帶蛋白3) 不同的通
3、道蛋白和攜帶蛋白分別協助不同的物質通透1. 細胞膜必須維持流體特性才有正常功能2. 膜上的膽固醇會阻礙磷脂質的緊密聚集，有助於維持膜的流體特性細胞膜構造細胞膜構造 醣脂質：細胞膜上的醣類，連接於磷脂 醣蛋白：醣類連接於蛋白質 胚胎發生過程：1) 細胞可藉由細胞膜表面的醣蛋白加以分類，以便於發育成各種組織和器官2) 動物也可以藉由細胞膜表面的醣蛋白完成辨識自我與非我，是免疫系統中對抗外來細胞的憑藉細胞膜構造細胞膜構造生物膜生物膜 細胞膜及所有胞器的膜 如：1) 細胞質的膜狀胞器（脂雙層）2) 粒線體3) 葉綠體胞器的定義胞器的定義 有關真核細胞胞器的定義，不同的學者有不同的看法1) 部分學者認為
4、有膜包被的小構造才能稱為胞器，如粒線體等2) 部分學者認為細胞具有特定形態與特定功能的構造，如不具膜的核糖體及中心體亦是胞器細胞質細胞質 介於細胞膜與細胞核之間的所有物質 組成：1) 多種胞器2) 膠狀基質胞器胞器 細胞內行使特殊功能的小構造 包括：粒線體、葉綠體、高基氏體、內質網、溶體、液胞、微粒體、核糖體及中心粒等細胞結構和功能的相關發現細胞結構和功能的相關發現 1974年的諾貝爾生理醫學獎：1) 科勞特（Albert Claude， 1899 1983）：是第一位利用電子顯鏡鏡觀察細胞，首創以離心方式分離胞器，將生物學家帶入次細胞的領域細胞結構和功能的相關發現細胞結構和功能的相關發現2)
5、 杜武（Christian de Duve， 1917）：發現溶體3) 帕萊德（George E. Palade，1912）：證明核糖體是合成蛋白質的胞器，以及附著在內質網上的核糖體合成的蛋白質，才能分泌到細胞外膠狀基質膠狀基質 各種大、小分子溶於水中所形成，許多細胞內的化學反應在此進行細胞骨架細胞骨架（cytoskeleton）1. 細胞質內佈滿網狀的蛋白質纖維2. 細胞內的各種胞器並不是懸浮在膠狀的細胞質中細胞骨架細胞骨架1. 微管：最粗2. 微絲：最細3. 中間絲：直徑介於兩者之間細胞骨架功能細胞骨架功能1. 維持細胞的形狀2. 使細胞改變形狀3. 具有運動能力4. 微管所形成的紡綞體，
6、在細胞分裂時，可協助染色體的分離核糖體（核糖體（ribosome）1. 在電子顯微鏡下才能見到的非膜狀構造2. 具大小兩個次單位，兩種次單位皆由rRNA及蛋白質組成，是合成蛋白質的重要胞器核糖體核糖體1. 游離於細胞質：所製造的蛋白質，大多會留在細胞質內行使功能，如細胞質內的酵素2. 附著在內質網上的核糖體製造的蛋白質：1) 加上膜的包裝成為特殊的胞器，如溶體2) 被運輸到細胞外，如唾腺細胞分泌的澱粉附著在內質網上葉綠體及粒線體內也都具有核糖體中心體中心體1. 中心粒與周圍一團濃稠的細胞質所形成2. 又被稱為微管組成中心（microtubule organizing center），是形成微管
7、的構造，與細胞分裂及鞭毛、纖毛的形成有關3. 植物細胞的中心體中不具中心粒中心粒（中心粒（centriole）1. 中心粒由蛋白質組成的微管所構成2. 位於細胞核附近，共兩個，彼此互相垂直3. 每一個中心粒呈中空狀態，由九組縱向的微管組成，而每一組又都由三個微管所組成內質網（內質網（endoplasmic reticulum）1. 由膜摺疊成的扁囊狀或細管狀構造，遍布在細胞質中，一端連接核膜，另一端則靠近細胞膜2. 內質網非常細小，必須使用電子顯微鏡才能見到內質網內質網1. 粗糙型內質網：內質網上有核糖體附著2. 平滑型內質網：沒有核糖體附著粗糙型內質網粗糙型內質網1. 可進行蛋白質的修飾與運
8、輸2. 形成分泌性的蛋白質或分佈在膜上的蛋白質1. 產生固醇類荷爾蒙的睪丸及腎上腺皮質的細胞中，可發現大量的平滑型內質網，其內含合成固醇類的酵素不同細胞的平滑型內質網具不同的功能不同細胞的平滑型內質網具不同的功能2. 肝細胞的平滑型內質網中含許多種酵素，可以促進肝醣分解成葡萄糖，或將藥物及部分有毒的物質分解3. 肌肉細胞中的平滑型內質網可儲存及釋放鈣離子，用以調節肌肉的收縮運動不同細胞的平滑型內質網具不同的功能不同細胞的平滑型內質網具不同的功能高基氏體高基氏體（Golgi apparatus）1. 許多扁平的囊狀膜堆疊而成2. 內含許多酵素，將來自內質網的脂質或蛋白質加以修飾、分類和包裝成小囊
9、泡後，分泌至細胞外高基氏體高基氏體（Golgi apparatus）3. 分泌旺盛的細胞內常有較發達的高基氏體溶酶體（溶酶體（lysosome）1. 單層膜的胞器，含由高基氏體送來的多種水解酵素，能分解蛋白質、脂質、醣類和核酸等大分子的物質溶酶體（溶酶體（lysosome）2. 溶酶體與動物的胞內消化有關3. 將受損的胞器分解成小分子液胞（液胞（vacuole）1. 在不同的生物細胞裡，有不同的大小、形狀和功能1) 變形蟲的伸縮泡能將體內多餘的水分排除2) 食泡可進行消化作用成熟的植物細胞有中央大液胞成熟的植物細胞有中央大液胞1. 積存大量水分，使細胞產生膨壓，以維持細胞形狀2. 儲存醣類 、
10、蛋白質、色素（花青素）和代謝廢物等3. 花青素能使花朵呈現豐富的色彩花青素花青素1. 植物的花青素為水溶性色素，多存於液胞內，和光合作用無關，但與花朵的色彩有關2. 不同酸鹼度會使花青素呈現不同顏色3. 在化學上，可利用花青素隨酸鹼度不同而變色的特點，製成酸鹼指示劑1. 細胞內暫時不用的物質也可以儲存在液胞內2. 如生長在乾旱地區的鳳梨、仙人掌等植物，夜晚吸收二氧化碳固定後，所產生的有機酸就暫時積存在液胞內液胞（液胞（vacuole）微粒體（微粒體（microbody）1. 為單層膜的胞器2. 不同細胞中的微粒體，名稱不同，功能也不一3. 如肝細胞的微粒體：1)具有代謝含氮物質、脂質及過氧化氫
11、（H2O2）的酵素2)又稱為過氧化體（peroxisome）乙醛酸循環體（乙醛酸循環體（glyoxysome）1. 種子的胚乳或子葉細胞中的微粒體2. 其內所含的酵素有助於將脂質轉化為醣類，供應幼苗早期生長發育所需粒線體（粒線體（mitochondrium）1. 雙層膜所構成的胞器2. 在光學顯微鏡下呈粒狀或線狀，在電子顯微鏡下可看到外膜平滑、內膜向內形成許多褶膜3. 基質：內膜內部的空隙中，有半流動的液體粒線體粒線體1. 內褶膜（cristae）：含與呼吸作用中電子傳遞鏈有關的許多種蛋白質2. 基質：含與呼吸作用中克氏循環有關的酵素，可將葡萄糖氧化產生能量，以形成ATP粒線體粒線體 代謝率高
12、的細胞內，粒線體的數量較多，如一個肝臟細胞中約有數千個粒線體 粒線體的基質中含DNA及核糖體，能自行合成小部分本身所需的蛋白質葉綠體（葉綠體（chloroplast） 雙層膜的胞器，由囊狀膜和基質組成。 囊狀膜相疊形成葉綠餅（granum），含光合色素葉綠體葉綠體 囊狀膜：植物將光能轉化為化學能的主要構造 基質（stroma）：1) 葉綠餅以外的物質2) 含大量酵素，可將二氧化碳固定，並合成醣類 葉綠體的基質中也含DNA及核糖體，能自行合成小部分本身所需的蛋白質細胞核細胞核1. 真核生物的細胞核：1) 核膜2) 核仁3) 染色質4) 核質2. 核膜為雙層膜，作為核質與細胞質間的界限細胞核細胞核
13、1. 核膜的外層與內質網的膜相連續2. 核孔：散布在膜上的小孔，是提供細胞核及細胞質間的溝通管道3. 核仁：由核糖核酸（rRNA）及蛋白質組成，是形成核糖體單位的中心細胞核細胞核染色質染色質1. 組成：去氧核糖核酸（DNA）及蛋白質2. 具細胞生命的遺傳訊息3. 當細胞進行分裂時，細長的染色質會捲成粗短的染色體核質核質1. 填充於染色質及核仁之間的濃稠物質2. 含豐富的蛋白質及離子3. 有些蛋白質是參與細胞核內代謝作用的重要酵素細胞壁細胞壁1. 植物細胞在細胞膜外還有細胞壁為細胞的分泌物2. 主要成分：纖維素3. 功能：保護細胞，維持細胞形狀細胞壁細胞壁1. 初生細胞壁2. 次生細胞壁初生細胞
14、壁（初生細胞壁（primary cell wall）1. 剛分裂完成的細胞，會分泌一些物質，形成較薄、纖維素含量較少，但較具彈性2. 初生細胞壁可以隨細胞的生長而增長次生細胞壁（次生細胞壁（secondary cell wall）1. 當細胞接近成熟並停止生長後，會分泌木質素及纖維素含量較多的成分，強化其細胞壁2. 位於細胞膜與初生細胞壁之間細胞壁細胞壁1. 相鄰的植物細胞間藉由中膠層將細胞黏合在一起2. 中膠層是植物細胞剛分裂完成的子細胞之間，最先形成的間隔3. 在植物細胞分裂的末期，高基氏體產生許多小泡移向細胞中央，這些小泡聯合形成細胞板（cell plate）原生質絲原生質絲 未被小泡聯合所形成的空隙，仍有細胞質相通，這些絲狀連通的細胞質即為原生質絲 原生質絲：植物特有的構造，為細胞間物質和訊息交流的通道
